1. マルチモードファイバの歴史
マルチモードファイバは、第1の実用的なファイバであり、1970年代にLED光源を備えたコア半径が大きく、より高い数値開口が光ファイバ通信システムの第1世代を形成し、長距離通信と短距離通信に応用されている。シングルモードファイバの登場により、マルチモードファイバは、その後、システム全体の低コストのために、短距離アプリケーションに限定されます。
元のマルチモードファイバでは、コア直径50um、相対屈折率差が1%でした。LEDの非常に大きなスポット直径のために、設計されたマルチモードファイバは、LED光エネルギーを効果的に捉えるのができなかったので、62.5umマルチモードファイバが開発されました。62.5umマルチモードファイバは、相対屈折率差が2%であり、その開口数も増加します。LED からのより多くの光はマルチモードの繊維に結合される。1990年中期には、低コストのVCSELレーザーが開発されました。VCSEL自体の小さな光スポットと数値開口の特性により、コア直径50umのマルチモードファイバは、相対屈折率差が1%の場合に再び適用され、これまで遠距離光ファイバ通信に広く使用されてきました。
2. マルチモードファイバーの典型的な設計
理想的なモード分散を得るために、従来のマルチモードファイバの屈折率分布は放物線または近放物線の形状を採用する。曲げ抵抗力のあるマルチモード繊維のために、外部溝設計は一般的に採用される。
3. マルチモードファイバの帯域幅に影響を与える要因
マルチモード ファイバの帯域幅に影響を与える主な要因は、光ファイバと光源です。光ファイバの要因は、主に材料分散およびモード分散を含む。
マルチモードファイバ自体の特性により、マルチモードファイバで伝送できるモード群は最大19個あり、正確に制御しないとモード間の分散が非常に大きくなる可能性があります。VCSEL を使用する場合、モード分散は一般に EMB の実効モード帯域幅によって反映されます。LED が使用されている場合、それは完全に注入された帯域幅の OFL BW によって表されます。
ファイバーの有効モード帯域幅および材料分散は、繊維メーカーのファイバ仕様から得ることができる。帯域幅、モード帯域幅、および材料分散に対する影響の程度は絶対サイズを持たない、光源によって異なります。一般的に言えば、LED光源と材料分散は、リンク帯域幅の主な制限要因です。VCSEL の場合、現在のモード帯域幅はリンク帯域幅の主な制限要因です。
光源VCSELからの因子は、そのリングフラックスEF(包囲された流束)に参照することができる。VCSELの包囲された流束の定義は次の通りです。コア半径に沿った正規化された光パワーの積分であり、コア内の各モード間での光パワーの分布を表します。
EF の分布は、下図の 2 つの赤いボックス内にする必要があります。EF が右側の赤いボックスを横切ると、リンク帯域幅が大幅に減少します。
4. マルチモードファイバリンク帯域幅の評価
マルチモード ファイバをネットワーク配信に使用する場合、VCSEL レーザーとすべてのファイバを 1 つずつテストすることはできないため、マルチモード ファイバのリンク帯域幅を評価することは非常に重要です。マルチモードファイバとVCSELレーザーの仕様パラメータによれば、ファイバーリンク帯域幅の評価は、設計されたリンク帯域幅を実現するのに役立ちます。
5. マルチモードファイバのジレンマ
高帯域幅レートの需要が高まる中、マルチモードファイバは、独自の特性により、今後数年間で帯域幅レートの需要の増加に対応できない可能性があります。また、マルチモード繊維自体の製造工程は複雑で、価格も高く、主に低価格のVCSELレーザーに依存しています。同じコストのシングルモードVCSELレーザーが今後数年間で広く利用可能になると、マルチモードファイバの存在に脅威を与える可能性があります。
マルチモードファイバの未来は、アプリケーション範囲を拡大するために、マルチモード特性をフルに活用する必要があります。将来的にこの問題を克服できれば、歴史はマルチモードからシングルモードに、そしてマルチモードの普遍的な適用に戻ってスパイラルするでしょう。
